JP4442587B2 - Stator for rotating electric machine and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の固定子に関するものである。 The present invention relates to a stator for a rotating electrical machine.
従来より、略U字状の電気導体を規則的に並べて固定子のスロット内の電気導体を高占積率化することにより回転電機を高出力化を図る手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の固定子では、固定子巻線のスロットに挿入されたU字状の電気導体を捻り装置を用いて折り曲げる工程が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for increasing the output of a rotating electrical machine by regularly arranging substantially U-shaped electric conductors to increase the space factor of the electric conductors in the stator slots (for example, patents). Reference 1). In the stator described in
ところで、上述した従来の回転電機の固定子に用いられている電気導体を捻り装置で折り曲げる場合には、それぞれの電気導体は固定子鉄心の端面側におけるスロット周縁部を支点として折り曲げられることになる。そのため、このスロットの周縁部に当接する電気導体の絶縁被膜が破損する場合があり、固定子鉄心と電気導体との間で十分な電気絶縁が確保できないおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、固定子鉄心と固定子巻線との電気絶縁を確保することができる回転電機の固定子及びその製造方法を提供することを主たる目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a stator for a rotating electrical machine capable of ensuring electrical insulation between a stator core and a stator winding, and a method for manufacturing the same. Is.
以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて作用、効果等を示しつつ説明する。 Hereinafter, means and the like effective for solving the above-described problems will be described while showing functions and effects as necessary.
請求項1に記載の発明では、周方向に複数のティースが配置され、隣接する前記ティース間に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、前記スロットに収容されるとともに、前記固定子鉄心の端面から突出した一部が周方向に折り曲げられて形成される固定子巻線と、前記固定子鉄心の端面における前記ティース上に配置される絶縁部材とを備えた回転電機の固定子であって、 前記固定子鉄心は、軸方向端面側において前記ティースに対応する部分の周方向幅が小さく、かつ、軸方向に突出する突出部を有し、前記絶縁部材は、前記突出部に嵌め込まれる穴部を有し、前記穴部を前記突出部に嵌め込むことにより前記絶縁部材を位置決めすることで、前記絶縁部材を、前記スロットの開口を狭める側に突出させて設けたことを特徴している。 In the first aspect of the present invention, a cylindrical stator core in which a plurality of teeth are arranged in the circumferential direction and a plurality of slots are formed between adjacent teeth, and an electric conductor having an insulating coating layer on the outer periphery are provided. A stator winding formed and housed in the slot and formed by bending a part protruding from the end face of the stator core in the circumferential direction; and disposed on the teeth at the end face of the stator core A stator of a rotating electrical machine including an insulating member, wherein the stator core has a small circumferential width at a portion corresponding to the teeth on an axial end surface side and a protruding portion protruding in the axial direction has, the insulating member has a hole portion to be fitted to the projecting portion, the hole portion by positioning the insulating member by fitting the protrusion, the insulation member, wherein the scan It is characterized by providing to project to the side to narrow the opening of Tsu and.
これによると、絶縁部材はスロットの開口を狭める側に突出している。このため、固定子が振動下に置かれた場合等に、固定子巻線はスロットの周縁部ではなく、絶縁部材と接触する。この結果、仮に固定子巻線が絶縁部材と接触して固定子巻線の絶縁被膜層が損傷を受けた場合でも、固定子巻線が接触する相手が絶縁性部材なので、絶縁被膜層が損傷を受けた部分から絶縁破壊が起こることを抑止することができる。
さらに、絶縁部材の穴部に固定鉄心の突出部が嵌め込まれた構成となっている。これにより、絶縁部材の位置決めが容易となるとともに、位置ずれを抑止できる。また、絶縁部材が固定鉄心の軸方向と重なる部位を有することとなるので、体格の増大を抑止しつつも固定子巻線と対向する軸方向長さを確保することができる。この結果、回転電機の出力を向上することが可能となる。
According to this, the insulating member protrudes to the side that narrows the opening of the slot. For this reason, when the stator is placed under vibration, the stator winding contacts the insulating member, not the peripheral edge of the slot. As a result, even if the stator winding comes into contact with the insulating member and the insulating coating layer of the stator winding is damaged, the insulating coating layer is damaged because the counterpart to which the stator winding contacts is an insulating member. It is possible to prevent dielectric breakdown from occurring from the parts that have been subjected to this.
Further, the protruding portion of the fixed iron core is fitted into the hole of the insulating member. Thereby, positioning of an insulating member becomes easy and position shift can be suppressed. In addition, since the insulating member has a portion that overlaps with the axial direction of the fixed iron core, it is possible to ensure the axial length facing the stator winding while suppressing an increase in the physique. As a result, the output of the rotating electrical machine can be improved.
請求項2に記載の発明では、前記ティース上に配置される絶縁部材の周方向角部を曲面としたことを特徴としている。これによると、固定子巻線が絶縁部材と接触しても、絶縁部材側の接触部が曲面であるため、固定子巻線の絶縁被膜層の損傷を抑止することができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that a circumferential corner of the insulating member disposed on the tooth is a curved surface. According to this, even if the stator winding is in contact with the insulating member, since the contact portion on the insulating member side is a curved surface, damage to the insulating coating layer of the stator winding can be suppressed.
請求項3に記載の発明では、前記絶縁部材を樹脂で形成したことを特徴としている。樹脂で形成することにより、絶縁部材の成形が容易となる。また、樹脂を用いることにより、良好な絶縁性を確保することができる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the insulating member is made of resin. By forming with resin, the insulating member can be easily molded. Moreover, favorable insulation can be ensured by using a resin.
請求項4に記載の発明では、前記絶縁部材に、前記スロットにおける前記固定子巻線の非収容部分に係合する突出部を設けたことを特徴としている。これにより、絶縁部材を固定子鉄心の端面上に配置する際の位置決めが容易となるとともに、配置した後の位置ずれを抑止することが可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, the insulating member is provided with a protruding portion that engages with a non-accommodating portion of the stator winding in the slot. This facilitates positioning when the insulating member is arranged on the end face of the stator core, and can prevent displacement after the arrangement.
なお、隣接するティース上に配置される絶縁部材を、その内周側又は外径側で連結して形成するとともに、当該内周側又は外径側の連結部分に、スロットに係合する突出部を設けるようにすることもできる。 In addition, the insulating member disposed on the adjacent teeth is formed by connecting the inner peripheral side or the outer diameter side thereof, and the protruding portion that engages the slot at the inner peripheral side or the outer diameter side connecting portion. Can also be provided.
請求項5に記載の発明では、前記絶縁部材を、前記ティースの軸方向と重なる部位を有するように設けたことを特徴としている。これにより、絶縁部材を固定子鉄心の端面上に配置する際の位置決めが容易となるとともに、配置した後の位置ずれを抑止することが可能となる。また、この構成とすることで、絶縁部材における固定子巻線と対向する軸方向長さを確保することができる。その結果、スロット内の軸方向端部近傍における絶縁性をより高めることができる。さらに、絶縁部材における固定子巻線と対向する軸方向長さを確保しつつも、絶縁部材をティースの軸方向とも重なる構成とすることで、固定子鉄心の高さも確保することができる。その結果、回転電機の出力の確保することが可能となる。 The invention according to claim 5 is characterized in that the insulating member is provided so as to have a portion overlapping the axial direction of the teeth. This facilitates positioning when the insulating member is arranged on the end face of the stator core, and can prevent displacement after the arrangement. Moreover, by setting it as this structure, the axial direction length facing the stator winding | coil in an insulating member is securable. As a result, the insulation in the vicinity of the end portion in the axial direction in the slot can be further improved. Furthermore, the height of the stator core can be ensured by ensuring that the insulating member overlaps the axial direction of the teeth while ensuring the axial length of the insulating member facing the stator winding. As a result, it is possible to ensure the output of the rotating electrical machine.
なお、前記絶縁部材により囲まれ且つ径方向に延びる空間を設けるとともに、当該空間の径方向端部を開口させることもできる。この構成とすることで、固定子鉄心の端面から突出した一部を周方向に折り曲げて固定子巻線を形成する際には、径方向の開口から空間内に支持部材等を挿入して行うことができる。これにより、折り曲げに際して絶縁部材に強い力が加わることよる絶縁部材の変形を抑止することができる。また、折り曲げが終わった後は支持部材等を抜き出すことにより、固定子を軽量化することができる。 Incidentally, it provided with a space extending and radially surrounded by the insulating member may Rukoto are opened the radial end portion of the space. With this configuration, when a stator winding is formed by bending a portion protruding from the end face of the stator core in the circumferential direction, a support member or the like is inserted into the space from the radial opening. be able to. Thereby, a deformation | transformation of the insulation member by applying a strong force to an insulation member at the time of bending can be suppressed. Further, after the bending is completed, the stator can be reduced in weight by extracting the support member and the like.
請求項6に記載の発明では、前記電気導体の外周にエナメル層を設けるとともに、当該エナメル層の外周に押出被覆樹脂層を設けることにより、前記絶縁被膜層を形成したことを特徴としている。この構成とすることで、絶縁被膜を厚く形成することが容易となる。 The invention according to claim 6 is characterized in that the insulating coating layer is formed by providing an enamel layer on the outer periphery of the electric conductor and providing an extrusion coating resin layer on the outer periphery of the enamel layer. With this configuration, it is easy to form a thick insulating coating.
請求項7に記載の発明では、前記電気導体として複数の導体セグメントを用い、当該複数の導体セグメントの端部を互いに接合して前記固定子巻線を形成したことを特徴としている。これにより、固定子巻線を形成する電気導体をスロット内に配置することが容易となるので、固定子巻線の製造が容易となる。 The invention according to claim 7 is characterized in that a plurality of conductor segments are used as the electrical conductors, and ends of the plurality of conductor segments are joined together to form the stator winding. Thereby, since it becomes easy to arrange | position the electrical conductor which forms a stator coil | winding in a slot, manufacture of a stator coil | operator becomes easy.
請求項8に記載の発明では、前記導体セグメントの前記スロット内における断面形状を、前記スロット形状に沿った略矩形状としたことを特徴としている。これにより、スロット内における電気導体の占積率を高めることが容易となる。 The invention according to claim 8 is characterized in that a cross-sectional shape of the conductor segment in the slot is a substantially rectangular shape along the slot shape. Thereby, it becomes easy to increase the space factor of the electric conductor in the slot.
請求項9に記載の発明では、請求項1から請求項8のいずれかに記載の固定子を車両に搭載される回転電機に適用することを特徴としている。回転電機が車両に搭載された場合には、車両の振動等により固定子巻線がスロットの周縁部等に接触しやすくなる。この点、本発明の固定子を採用することで、車両のような厳しい環境下においても、絶縁破壊を抑止することが可能となる。
The invention according to claim 9 is characterized in that the stator according to any one of
なお、周方向に複数のティースが配置され、隣接する前記ティース間に複数のスロットが形成された円筒状の固定子鉄心と、外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成された複数の導体セグメントからなる固定子巻線と、前記固定子鉄心の端面における前記ティース上において、前記スロットの開口を狭める側に突出させて設けられる絶縁部材とを備えた回転電機の固定子の製造方法であって、前記固定子鉄心の端面に前記絶縁部材を配置する絶縁部材配置工程と、前記スロットに、前記導体セグメントを挿入するセグメント挿入工程と、前記スロットの端部から突出した前記導体セグメントを、前記絶縁部材を支点として周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、前記折り曲げ工程によって折り曲げられた前記セグメントの端部同士を接合する接合工程とを有するようにするとよい。 Incidentally, a plurality of circumferential teeth are arranged in a plurality of conductor segments having a plurality of slots between the teeth and the cylindrical stator core formed, formed by an electrical conductor having an insulating coating layer on the outer periphery of the adjacent A stator winding comprising: a stator winding comprising: and an insulating member provided on the teeth on the end face of the stator core so as to protrude toward the side narrowing the opening of the slot. An insulating member disposing step of disposing the insulating member on an end surface of the stator core; a segment inserting step of inserting the conductor segment into the slot; and the conductor segment protruding from an end of the slot A bending process of bending the member in the circumferential direction with the member as a fulcrum, and the ends of the segments bent by the bending process are connected to each other. Better to have a bonding step of.
これによると、導体セグメントは絶縁部材を支点として折り曲げられる。そのため、仮に折り曲げ工程の際に固定子巻線の絶縁被膜層が損傷を受けた場合でも、固定子巻線が接触する相手が絶縁性部材なので、絶縁被膜層が損傷を受けた部分から絶縁破壊が起こることを抑止することができる。 According to this, the conductor segment is bent with the insulating member as a fulcrum. For this reason, even if the insulation coating layer of the stator winding is damaged during the bending process, since the counterpart to which the stator winding contacts is an insulating member, dielectric breakdown starts from the damaged portion of the insulation coating layer. Can be prevented from happening.
また、前記絶縁部材により囲まれ且つ端部を開口させて径方向に延びる空間を有し、前記開口部から前記空間内に支持部材を挿入する支持部材挿入工程と、前記空間内から前記支持部材を抜き出す支持部材抜出工程とを有し、前記折り曲げ工程を、前記支持部材挿入工程の後に行うとともに、前記支持部材抜出工程を、前記折り曲げ工程の後に行うこともできる。 Further, the has a space where the insulating surrounded by members to and open ends extending radially, a support member inserting step of inserting the support member into said space from said opening, said support member from said space and a support member extraction step of extracting, said bending step, carries out after the support member inserting step, said supporting member extraction step may be performed after the bending step.
折り曲げ工程は空間内に支持部材が挿入された状態で行われる。このため、導体セグメントの折り曲げに際して、径方向に延びる空間を有する絶縁部材に強い力が加わることにより絶縁部材が変形することを抑止することができる。また、折り曲げ工程が終了した後は、支持部材を空間内から抜き出すことで、固定子を軽量化することができる。 The bending process is performed with the support member inserted into the space. For this reason, when bending a conductor segment, it can suppress that an insulating member deform | transforms by applying a strong force to the insulating member which has the space extended in radial direction. Moreover, after a bending process is complete | finished, a stator can be reduced in weight by extracting a supporting member from the inside of space.
[第一実施形態]
以下、本発明の回転電機を車両駆動用のモータジェネレータ(MG)10として具現化した場合の一実施の形態について説明する。
[First embodiment]
Hereinafter, an embodiment in which the rotating electric machine of the present invention is embodied as a motor generator (MG) 10 for driving a vehicle will be described.
まず、本実施形態のMG10の構成について説明する。図1は本実施形態のMG10の全体構造を示す断面図である。また、図2はMG10の回路図である。図1に示すように、本実施形態のMG10は、ハウジング11、回転子20、固定子30を含んで構成されている。
First, the configuration of the MG 10 of this embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of the
回転子20は、回転軸21、回転子鉄心22及び永久磁石23を含んで構成されている。回転子鉄心22は回転軸21に固定されている。また、回転軸21は一組の軸受12,13を介してハウジング11に回転自在に支持されている。永久磁石23は、回転子鉄心22の周方向に所定ピッチで複数個埋設して配置され、各永久磁石23の極性が周方向に交互に異なるように着磁されている。なお、回転子20の構造は、例えば、ランデルポールコアに界磁巻線を巻装した巻線界磁式等、公知の種々の形式に置換可能である。
The
固定子30は、回転子20の径方向外側に配置されている。固定子30は、固定子鉄心31と固定子巻線32とにより構成されている。固定子鉄心31は円筒状であり、ハウジング11の周壁内周面に固定されている。固定子巻線32は、固定子鉄心31の各スロットに巻装されている。また、固定子鉄心31の一方の軸方向端面からは固定子巻線32の第1コイルエンド部32aが回転軸21に沿った方向に突出しており、他方の軸方向端面からは固定子巻線32の第2コイルエンド部32bが回転軸21に沿った方向に突出している。
The
図2に示すように、固定子巻線32は、U相コイル32UとV相コイル32VとW相コイル32WとがY結線されて形成されている。U相コイル32Uは、周回コイルU1,U2,U3,U4が直列接続されて形成されている。同様に、V相コイル32Vは、周回コイルV1,V2,V3,V4が直列接続されて形成されている。同様に、W相コイル32Wは、周回コイルW1,W2,W3,W4が直列接続されて形成されている。
As shown in FIG. 2, the stator winding 32 is formed by Y-connecting a
バッテリ40と、各相コイルの外部引き出し端子320U,320V,320Wとの間には、インバータ41が接続されている。インバータ41は、六つのパワー素子42から構成されている。
An
車両駆動時においては、コントローラ(図示略)からの指示により、パワー素子42が適宜スイッチング操作され、バッテリ40からインバータ41を介して固定子巻線32に三相交流電圧が印加される。この印加電圧により、回転子20が回転する。回転子20の回転軸21は、エンジンのクランク軸(図示略)に直結或いはクラッチ、ギヤ等を介して結合されている。直結の場合は、回転子20の回転軸21の回転により、エンジンが始動する。一方、充電時においては、クランク軸及び回転子20の回転軸21の回転により、固定子巻線32からバッテリ40に電流が流れる。この電流により、バッテリ40が充電される。
When the vehicle is driven, the
次に、固定子30の詳細について説明する。
Next, details of the
図3に示すように、固定子鉄心31は、リング状の多数のコアシート36を積層して形成されている。コアシート36の内周側にはスロット35に対応する凹部37が等間隔に形成されている。このコアシート36は、プレス型を用いて薄い鋼板を打ち抜くことにより形成されている。なお、スロット35に対応する凹部37は、回転子20の磁極数に対応して三相の固定子巻線32をスロット35内に収容するために、96個形成されている。このコアシート36を多数積層することにより、周方向に多相の固定子巻線32が収容される96個のスロット35が形成されるとともに、隣接するスロット35間に96個のティース34が形成される。
As shown in FIG. 3, the
図4は固定子巻線32を構成する基本セグメント33の模式的形状を示す斜視図である。固定子巻線32は、図4に示すような、略矩形断面(平角断面)をもった一定の太さの電気導体を略U字状に成形したセグメント33を接続して形成されている。基本セグメント33は、大セグメント331と小セグメント332とにより構成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic shape of the
大セグメント331は、内径側被収容部331a、外径側被収容部331b、ターン部331c、内径側開放端部331d及び外径側開放端部331eを有している。内径側被収容部331a,332aと外径側被収容部331b,332bとは、それぞれ所定の磁極ピッチ(本実施形態では12スロット分)だけ離間した二つのスロット35に収容されている。大セグメント331の内径側被収容部331aはスロット35における最内径側に配置されており、外径側被収容部331bはスロット35における最外径側に配置されている。ターン部331cは内径側被収容部331aの一端と外径側被収容部331bの一端とをスロット35の外で連結している。内径側開放端部331dは内径側被収容部331aの他端からスロット35の外に延在している。同様に、外径側開放端部331eは、外径側被収容部331bの他端からスロット35の外に延在している。
The
小セグメント332も、大セグメント331と同様に、内径側被収容部332a、外径側被収容部332b、ターン部332c、内径側開放端部331d及び外径側開放端部332eを有している。小セグメント332は、大セグメント331に囲まれるように配置されている。内径側被収容部332aと外径側被収容部332bとは、それぞれ所定の磁極ピッチだけ離間した二つのスロットに収容されている。内径側被収容部332aはスロット35における内径側被収容部331aの外径側に隣接して配置されており、外径側被収容部332bはスロット35における外径側被収容部331bの内径側に隣接して配置されている。ターン部332cは、内径側被収容部332aの一端と外径側被収容部332bの一端とを、スロット外で連結している。内径側開放端部332dは、内径側被収容部332aの他端からスロット外に延在している。同様に、外径側開放端部332eは、外径側被収容部332bの他端からスロット外に延在している。
Similarly to the
図5は大セグメント331の断面図を示している。図5に示すように、セグメント331は電気導体からなる導体部33aの外周に絶縁被膜39を設けて形成されている。本実施形態では、導体部33aの外周にエナメル層39aが膜厚約40μmで設けられ、エナメル層39aの外周に押出被覆樹脂層としてのポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂層39bが膜厚約70μmで設けられている。小セグメント332についても、同様の構成となっている。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the
図6は固定子30の軸方向に垂直な断面を展開して部分的に示す図である。上述のように、固定子巻線32は複数の基本セグメント33の端部を接続して形成されている。そして、固定子鉄心31の各スロット35には、それぞれ偶数本(本実施形態では4本)のセグメント331,332の被収容部331a,331b,332a,332bが収容されている。一のスロット35内の4本のセグメント331,332の被収容部331a,331b,332a,332bは、固定子鉄心31の径方向に関して内側から内端層X1、内中層X2、外中層X3、外端層X4の順で一列に配列されている。
FIG. 6 is a partially developed view of a cross section perpendicular to the axial direction of the
なお、本実施形態では、スロット35内におけるセグメント331,332とスロット内壁面との間には、絶縁紙等のシート状のインシュレータを配置しないインシュレータレスの構成となっている。
In this embodiment, an insulator-less configuration in which a sheet-like insulator such as insulating paper is not disposed between the
上述のように、各スロット35内に配置された被収容部331a,331b,332a,332bは、所定の磁極ピッチ(本実施形態では12スロット分)離れた他のスロット35内に配置した被収容部331a,331b,332a,332bと対をなしている。特に、第1及び第2のコイルエンド部32a,32bにおける複数のセグメント331,332間の隙間を確保し整列して配置するために、一のスロット35内の所定の層の被収容部331a,331b,332a,332bは、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット35内の他の層の被収容部331a,331b,332a,332bと対をなしている。
As described above, the accommodated
例えば、図6に示すように、周回コイルU1における一のスロット35内の内端層X1の被収容部331aは、固定子鉄心31の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の外端層X4の被収容部331bと対をなしている。同様に、周回コイルU1における一のスロット35内の内中層X2の被収容部332aは固定子鉄心31の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の外中層X3の被収容部332bと対をなしている。
For example, as shown in FIG. 6, the accommodated portion 331a of the inner end layer X1 in one
そして、これらの対をなす被収容部331a,331b,332a,332bは、固定子鉄心31の第1コイルエンド部32a側において連続線(ターン部331c、332c)により接続されている。したがって、固定子鉄心31の第1コイルエンド部32a側においては、内中層X2の被収容部332bと外中層X3の被収容部332bとを接続するターン部332cを、内端層X1の被収容部331aと外端層X4の被収容部331bとを接続するターン部331cが囲むこととなる。
The paired receiving
一方、周回コイルU1における一のスロット35内の内中層X2の被収容部332aは、固定子鉄心31の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の内端層X1の被収容部331a'とも対をなしている。同様に、周回コイルU1における一のスロット35内の外端層X4の被収容部331b'は、固定子鉄心31の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の外中層X3の被収容部332bと対をなしている。
On the other hand, the accommodation portion 332a of the inner middle layer X2 in one
そして、固定子鉄心31の第2コイルエンド部32b側において、これらの被収容部332a,331a',331b',332bからスロット35の外に延在する開放端部332d,331d',331e',332eの端部同士は溶接等で接合されている。したがって、固定子鉄心31の第2コイルエンド部32b側においては、内端層X1の電気導体と内中層X2の電気導体とを接続する接合部と、外中層X3の電気導体と外端層X4の電気導体とを接続する接合部とが、径方向に並んでいる。
Then, on the second
基本セグメント33を規則的にスロット35に配置して、固定子鉄心31の周りを2周する各周回コイルが形成されている。なお、1周めと2周めとを接続するターン部は基本セグメント33とは形状の異なる異形セグメントで構成されている。また、各周回コイル間を接続するセグメント及び固定子巻線32の引出線を構成するセグメントも異形セグメントで構成されている。
The
固定子鉄心31における第2コイルエンド部32b側の端面には、端板38が配置されている。図7は端板38を固定子鉄心31の端面に配置した状態を部分的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は内周側の側面図を示している。また、図8は第2コイルエンド32b側の部分的な断面図である。
An
図7に示すように端板38はリング状であり、樹脂によって形成されている。端板38には固定子鉄心31のスロット35と同数の孔38aが等間隔に形成されている。孔38aの径方向及び周方向の長さはスロット35の径方向及び周方向の長さよりもわずかに短くなっている。また、端板38の上面側(固定子鉄心31の端面と当接しない側)における孔38aの周縁部38bは、角が落とされて曲面状となっている。
As shown in FIG. 7, the
端板38における下面の内周側にはスロット35と同数の突起部38cが形成されている。突起部38cは各孔38aの周方向の中央に対応した位置に形成されており、スロット35の内径側開口部35aの軸方向端部に嵌まる幅で形成されている。この突起部38cにより、端板38を固定子鉄心31の端面に配置する際の位置決めが行われている。
On the inner peripheral side of the lower surface of the
突起部38cと内径側開口部35aとで位置決めをして端板38を固定子鉄心31の端面上に配置することにより、図7に示すように、孔38aがスロット35と重なって配置されるようになっている。
By positioning the
上述のように、端板38に形成された孔38aの周方向の長さは、スロット35の周方向の長さよりもわずかに短くなっている。このため、図8に示すように、孔38aの周方向の内壁部38dがスロット35の周縁部35bよりもスロット35側に突出している。換言すると、孔38aの周方向の内壁部38dがスロット35の軸方向側の開口を狭めるようになっている。そして、スロット35から突出したセグメント33は、端板38に形成された孔38aの周縁部38bを支点として周方向に捻られて折り曲げられている。
As described above, the circumferential length of the
次に、固定子30の製造工程を以下に説明する。
Next, the manufacturing process of the
(端板配置工程)まず、コアシート36を積層することによって形成された固定子鉄心31の軸方向の一端面側に、端板38を配置する。
(End plate arrangement | positioning process) First, the
(挿入工程)図9に示すように、小セグメント332のターン部332cを大セグメント331のターン部331cが囲むように揃えられた状態で、基本セグメント33を固定子鉄心31の軸方向他端面側(端板38のない側)から挿入する。その際、大セグメント331の一方の収容部331aは固定子鉄心31の一のスロット35の内端層X1に、小セグメント332の一方の収容部332aは一のスロット35の内中層X2に、そして、大セグメント331の他方の収容部331bは固定子鉄心31の一のスロット35から時計方向に1磁極ピッチ離れた他のスロット35の外端層X4に、小セグメント332の他方の収容部332bも他のスロット35の外中層X3に挿入する。
(Insertion process) As shown in FIG. 9, the
その結果、図6に示すように一のスロット35には内端層X1側から、上述した収容部331a,332a,332b',331b'が一列に配置される。ここで、収容部332b',331b'は、1磁極ピッチずれた他のスロット35内の収容部と対をなしている大小のセグメント331,332の収容部である。なお、上記端板配置工程及び挿入工程の順序は逆にすることも可能である。
As a result, as shown in FIG. 6, in the one
(折り曲げ工程)セグメント33の挿入後、第2コイルエンド部32b側(端板38のある側)における端板38の孔38aの周縁部38b近傍において、端層側に位置している外径側及び内径側の開放端部331d,331eは、大セグメント331が開く方向に半磁極ピッチ分(本実施形態では6スロット分)捻られて折り曲げられる。そして、中層に位置している外径側及び内径側の開放端部332d,332eは、小セグメント332が閉じる方向に半磁極ピッチ分捻られて折り曲げられる。なお、セグメント33は、孔38aの周縁部38bの曲面状の部位を支点として折り曲げられる。その結果、第2コイルエンド部32bにおいては、径方向に隣接するセグメント331,332の開放端部331d,331e,332d,332eは周方向の逆向きに傾斜する。以上の動作が、全てのスロット35のセグメント33について行われる。
(Bending process) After insertion of the
(接合工程)そして、第2コイルエンド部32bにおいて、外端層X4の開放端部331e'と外中層X3の開放端部332e、並びに内中層X2の開放端部332dと内端層X1の開放端部331d'とが、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され固定子30が得られる。
(Jointing Step) Then, in the second
次に、上述した折り曲げ工程の詳細について説明する。 Next, the detail of the bending process mentioned above is demonstrated.
図10は、折り曲げ工程においてセグメント33の開放端部331d等を捻る捻り装置の断面図である。図10に示す本実施形態の捻り装置50は、ワーク受け51、クランパ52、ワーク押さえ53、捻り整形部54、昇降用シャフト54a、回転駆動機構541a,542a,543a,544a、昇降駆動機構54b、コントローラ55を備えている。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a twisting device that twists the
ワーク受け51は、固定子鉄心31の外周部を受けて固定するためのものである。クランパ52は、固定子鉄心31の径方向の動きを規制して固定子鉄心31を保持するためのものである。また、ワーク押さえ53は、固定子鉄心31の浮き上がりを防止するためのものである。
The workpiece receiver 51 is for receiving and fixing the outer periphery of the
捻り整形部54は、固定子鉄心31の端部から突き出たセグメント33の開放端部331d等を捻るためのものであり、回転駆動機構541a,542a,543a,544aにより周方向に回転駆動可能となっている。昇降用シャフト54aは、捻り整形部54を軸方向に駆動するためのものであり、昇降駆動機構54bにより軸方向に移動可能となっている。コントローラ55は、回転駆動機構541a,542a,543a,544aおよび昇降駆動機構54bの動作を制御するためのものである。
The
図11は、捻り整形部54の平面図である。捻り整形部54は、同心状に配置された4つの円筒状の捻り治具541,542,543,544がそれらの先端面を揃えて配置されている。各捻り治具541、542、543、544は、回転駆動機構541a,542a,543a,544aによって周方向に独立に回転可能となっている。また、4つの捻り治具541,542,543,544は、昇降駆動機構54bによって昇降用シャフト54aを昇降することにより、周方向への回転と同時に昇降可能になっている。
FIG. 11 is a plan view of the
図11に示すように、各捻り治具541,542,543,544の先端面には、セグメント33の端部が挿入されて保持される被挿入部541b,542b,543b,544bが設けられている。これらの被挿入部541b,542b,543b,544bは、固定子鉄心31に形成されたスロット35と等しい数だけ、各捻り治具541,542,543,544の周方向に並べて形成されている。
As shown in FIG. 11, inserted
次に、捻り装置50の動作について説明する。一端面に端板が配置されるとともにスロット35内にセグメント33が挿入された固定子鉄心31が、ワーク受け51にセットされる。そして、固定子鉄心31の外周部がクランパ52によって固定される。その後、ワーク押さえ53で固定子鉄心31の上部および大セグメント331のターン部331cを押さえることにより、固定子鉄心31およびセグメント33の上下方向の動きが規制される。
Next, the operation of the twisting
その後、昇降用シャフト54aによって捻り整形部54が上昇し、各捻り治具541,542,543,544に形成された被挿入部541b,542b,543b,544bにセグメント33の開放端部331d等が挿入される。
Thereafter, the
図12及び図13は、捻り治具541等によりセグメント33が捻られる前後の状態を模式的に示す図であり、捻り治具541等の周方向に沿った断面が示されている。図12に示すように、被挿入部541b等には、セグメント33の開放端部331d等であって後の接合工程で接合部として使用される部分のみが挿入される。
12 and 13 are diagrams schematically showing a state before and after the
次に、捻り整形部54は、回転駆動機構541a〜544aと昇降駆動機構54bとによって、回転と同時に上昇される。なお、捻り整形部54の上昇は、捻り治具541〜544の全てについて同時に行われる。また、捻り整形部54の回転については、図11示す捻り治具541,543が時計回り方向に同じ角度だけ回転し、捻り治具542,544が反時計回り方向に同じ角度だけ回転する。なお、捻り治具541等の回転角度は、固定子30の半磁極ピッチ(6スロット分)に対応する角度である。
Next, the
これにより、セグメント33が周方向に捻られる。図8に示すように、端板38の孔38aにおける周方向の内壁部38dがスロット35の周縁部35bよりもスロット35側に突出している。このため、セグメント33が周方向に捻られる際には、端板38の孔38aの周縁部38bにおける曲面状の部位を支点として折り曲げられる。その結果、図13に示すように、第2コイルエンド32b側においては、径方向に隣接するセグメント331,332が周方向の逆向きに傾斜する。そして、1磁極ピッチ離れた他のスロット35内の対をなすセグメント331,332の端部同士が径方向に隣接して配置される。
Thereby, the
その後、捻り整形部54が昇降駆動機構54bによって昇降用シャフト54aとともに降下し、ワーク受け51とクランパ52による拘束が解除されて、接合工程前の固定子30が取り出される。
Thereafter, the
以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.
本実施形態では、樹脂製の端板38に設けられた孔38aの周方向の内壁部38dがスロット35の周縁部35bよりもスロット35側に突出している。このため、MG10が振動下に置かれた場合等に、セグメント33はスロット35の周縁部35bではなく、端板38における孔38aの周方向の内壁部38dと接触する。端板38は樹脂製であるため、鋼板を積層して形成された固定子鉄心31のスロット35と接触する場合に比べてセグメント33の絶縁被膜39の損傷を抑止できる。特に、本実施形態では、端板38の孔38aの周縁部38bが曲面状とされているため、セグメント33と孔38aの周縁部38bとの接触によるセグメント33の絶縁被膜39の損傷をより抑止することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、スロット35に挿入されたセグメント33の開放端部331d等が周方向に捻られて折り曲げられる際には、端板38における孔38aの周縁部38bが支点となる。そして、端板38は樹脂製であるとともに、孔38aの周縁部38bは曲面状となっている。そのため、セグメント33が孔38aの周縁部38bを支点として捻られて折り曲げられる際に、セグメント33に設けられた絶縁被膜39が損傷受けることが抑止される。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、端板38が絶縁材である樹脂で形成されている。仮にセグメント33が端板38の孔38aの周縁部38bと接触してセグメント33の絶縁被膜39が損傷を受けた場合でも、セグメント33が接触する相手が絶縁性部材なので、絶縁被膜39が損傷を受けた部分から絶縁破壊が起こることを抑止することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、端板38は樹脂で形成されている。樹脂で形成することにより、端板38の成形が容易となる。また、樹脂を用いることにより、良好な絶縁性を確保することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、端板38はリング状であり、その内周側下面に突起部38cを有している。そしてこの突起部38cは、スロット35の内径側開口部35aの軸方向端部に嵌まる幅で形成されている。これにより、端板38の固定子鉄心31に対する位置決めが容易となるとともに、端板38を配置した後の位置ずれを抑止することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、セグメント33に施された絶縁被膜39の厚さは、エナメル層39aとPPS層39bとを合わせて約110μmとなっている。これにより、セグメント33の絶縁性を高めることが可能になる。また、スロット35の内壁面との間に所定の距離を確保することができるので、コロナ放電の発生を抑止することも可能となる。
In this embodiment, the thickness of the insulating
本実施形態では、エナメル層39a及び押出被覆樹脂層としてのPPS樹脂層39bで絶縁被膜39を形成している。エナメル層39aのみで厚被膜化することは容易ではないが、エナメル層39aとPPS樹脂層39bとを組み合わせて二重の絶縁被膜39とすることで厚被膜化が容易となる。
In this embodiment, the insulating
本実施形態では、固定子巻線32は略U字状のセグメント33をスロット35内に挿入した後、それらの端部を接合して形成されている。固定子巻線32を形成する電気導体をセグメント状とすることで、セグメント33をスロット35内に配置することが容易となる。これにより、固定子巻線32の製造が容易となる。また、セグメント33は断面が略矩形状であり、スロット35の形状に沿ったものとなっている。これにより、スロット35内におけるセグメント33(電気導体)の占積率を高めることが容易となる。
In the present embodiment, the stator winding 32 is formed by inserting a substantially
また、本実施形態の構成を採用することで、振動等が頻繁に生じ得る車両搭載時においても絶縁破壊を効果的に抑止することが可能となる。また、本実施形態のように、スロット内における電気導体の高占積率化を実現することで、車両駆動用としても適した高出力のMG10を実現することが可能となる。
In addition, by adopting the configuration of the present embodiment, it is possible to effectively suppress dielectric breakdown even when the vehicle is mounted, in which vibration or the like may frequently occur. Further, by realizing a high space factor of the electric conductor in the slot as in the present embodiment, it is possible to realize a
[第二実施形態]
次に本発明を具体化した第二の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、第一実施形態と同一の構成については、第一実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the structure same as 1st embodiment, the code | symbol same as 1st embodiment is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図14は、第二実施形態における第2コイルエンド32b側の部分的な断面図である。本実施形態でも、固定子鉄心31はコアシート36を積層して形成されている。そして、第2コイルエンド32b側の端面側から数枚は、ティース34に対応する部分の周方向幅が小さくなったコアシート36が用いられている。その結果、第2コイルエンド32b側のティース34には、軸方向に突出した突出部34aが形成されている。また、固定子鉄心31の軸方向の長さは、突出部34aの分だけ第一実施形態の固定子鉄心31よりも長くなっている。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view on the
本実施形態でも、固定子鉄心31における第2コイルエンド32b側には端板138が配置されている。本実施形態の端板138も第一実施形態と同様、樹脂でリング状に形成されたものであり、厚さも第一実施形態と同様となっている。また、孔138aの周縁部138bが曲面状となっている点及び孔138aの周方向の内壁部138dがスロット35の周縁部35bよりもスロット35側に突出している点も第一実施形態と同様である。
Also in the present embodiment, the
本実施形態では、端板138の下面側には穴部138cが形成されている。そして、この穴部138cはティース34の突出部34aが嵌め込まれることで、ティース34の軸方向端面を覆うことが可能となっている。端板138は、穴部138cと突出部34aとで位置決めをして端板138を固定子鉄心31の端面上に配置することにより、孔138aがスロット35と重なって配置されるようになっている。
In the present embodiment, a
本実施形態でも、第一実施形態と同様、固定子鉄心31と固定子巻線32との間の絶縁性を確保することが可能となる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to ensure insulation between the
本実施形態では、端板138に形成された穴部138cにティース34の突出部34aが嵌め込まれた構成となっている。これにより、端板138の位置決めが容易となるとともに、位置ずれを抑止できる。また、端板138がティース34の軸方向と重なる部位を有することとなるので、固定子巻線32と対向する軸方向長さを確保することができる。この結果、スロット35内の軸方向端部近傍における絶縁性をより高めることが可能となる。さらに、第一実施形態と同じ厚さの端板138に形成した穴部138cに突出部34aを嵌め込むことで、体格の増大を抑止しつつもコアシート36の積層枚数を多くできる。この結果。第一実施形態と同じ体格で、MG10の出力を向上することが可能となる。
In the present embodiment, the protrusion 34 a of the
[第三実施形態]
次に本発明を具体化した第三の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、第一実施形態と同一の構成については、第一実施形態と同一の符号を付し、説明を省略する。図15は、第三実施形態における第2コイルエンド32b側の部分的な断面図である。図16は端板238を固定子鉄心31の端面に配置した状態を部分的に示す平面図である。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the structure same as 1st embodiment, the code | symbol same as 1st embodiment is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. FIG. 15 is a partial cross-sectional view on the
本実施形態でも、固定子鉄心31における第2コイルエンド32b側には端板238が配置されている。本実施形態の端板238も第一実施形態と同様、樹脂でリング状に形成されたものである。また、孔238aの周方向の内壁部238dがスロット35の周縁部35bよりもスロット35側に突出している点も第一実施形態と同様である。
Also in the present embodiment, the
図15に示すように、隣り合う孔238aの周方向の内壁部238dを接続する端板238の上面部238eは径方向に垂直な断面が略円弧状となるように形成されている。図15及び図16に示すように、端板238の下面側には、径方向に延びる溝部238cが形成されている。溝部238cは、内径側から外径側に向かうほど周方向の幅が広くなるように形成されており、孔238aの周方向の内壁部238dの厚さが一定となるようにされている。この溝部238cにより、端板238とティース34との間に径方向に延びる空間が形成されるようになっている。また、溝部238cにはその外径側及び内径側の端部にそれぞれ外径側開口部238f及び内径側開口部238gが形成されている。そして、外径側開口部238fから金属製の支持治具239が挿入可能となっている。
As shown in FIG. 15, the
本実施形態の端板238を用いて固定子30を製造する場合には、溝部238cの形状に対応した支持治具239を外径側開口部238fから溝部238c内に挿入した状態で、折り曲げ工程を行う。そして、折り曲げ工程が終了した後に、支持治具239を溝部238cから抜き出す。
When the
なお、支持治具239を溝部238c内にセットした状態で端板238を固定子鉄心31の端面に配置してもよいし、端板238を固定子鉄心31の端面に配置した後であって折り曲げ工程の前に支持治具239を溝部238c内に挿入するようにしてもよい。また、支持治具239の抜き出しは、折り曲げ工程の直後又は接合工程の後のいずれに行ってもよい。
The
本実施形態でも、第一実施形態と同様、固定子鉄心31と固定子巻線32との間の絶縁性を確保することが可能となる。
Also in this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to ensure insulation between the
本実施形態では、折り曲げ工程は溝部238c内に支持治具239を挿入した状態で行われる。このため、セグメント33の折り曲げに際して、端板238に強い力が加わることによる端板238の変形を抑止することができる。また、折り曲げ工程が終了した後は、支持治具239を溝部238cから抜き出すことで、固定子30を軽量化することができる。
In the present embodiment, the bending step is performed in a state where the
本実施形態では、隣り合う孔238aにおける周方向の内壁部238dは略円弧状に接続されている。これにより、セグメント33を折り曲げる際に略円弧状の部位を支点とすることができるので、折り曲げ工程におけるセグメント33の絶縁被膜39の損傷を抑止することができる。
In the present embodiment, circumferential inner wall portions 238d in
[他の実施形態]
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。
[Other Embodiments]
In addition, this invention is not limited to the content of description of the said embodiment, For example, you may implement as follows.
上記各実施形態では、端板38等は樹脂により形成したが、樹脂以外の絶縁材(例えばセラミック等)で端板を形成してもよい。これによっても、セグメント33が接触する相手が絶縁性部材なので、絶縁被膜39が損傷を受けた部分から絶縁破壊が起こることを抑止することができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、固定子30の第2コイルエンド32b側にのみ端板38等を配置した。しかし、端板38等を固定子30の両端面に配置するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the
上記第三実施形態では、溝部238c及び支持治具239は内径側から外径側に向かうほど周方向の幅が広くなるものとしたが、周方向の幅を一定としてもよい。これによると、支持治具239の挿入及び抜き出しを内径側開口部238gから行うことも可能となる。
In the third embodiment, the
上記各実施形態では、回転子20の磁極数に対応してスロット35の数を96とした。しかし、スロット35の数は96に限るものではなく、回転子20の磁極数に対応して変更が可能である。
In the above embodiments, the number of
上記各実施形態では、エナメル層39aの外周に設けられた押出被覆樹脂層をPPS樹脂を用いて形成した。しかし、押出被覆樹脂層としては押出加工が可能なものであればよく、ポリプロピレン(PP)やポリメチルペンテン(PMP)等を用いることも可能である。
In each said embodiment, the extrusion coating resin layer provided in the outer periphery of the
10…モータジェネレータ(MG)、11…ハウジング、12,13…軸受、20…回転子、21…回転軸、22…回転子鉄心、23…永久磁石、30…固定子、31…固定子鉄心31…固定子巻線、33…セグメント、34…ティース、35…スロット、36…コアシート、37…凹部、38…端板、38a…孔、38b…周縁部、38c…突起部、38d…内壁部、39…絶縁被膜、39a…エナメル層、39b…ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂層。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
外周に絶縁被膜層を有する電気導体によって形成され、前記スロットに収容されるとともに、前記固定子鉄心の端面から突出した一部が周方向に折り曲げられて形成される固定子巻線と、
前記固定子鉄心の端面における前記ティース上に配置される絶縁部材とを備えた回転電機の固定子であって、
前記固定子鉄心は、軸方向端面側において前記ティースに対応する部分の周方向幅が小さく、かつ、軸方向に突出する突出部を有し、
前記絶縁部材は、前記突出部に嵌め込まれる穴部を有し、
前記穴部を前記突出部に嵌め込むことにより前記絶縁部材を位置決めすることで、前記絶縁部材を、前記スロットの開口を狭める側に突出させて設けたことを特徴とする回転電機の固定子。 A cylindrical stator core in which a plurality of teeth are arranged in the circumferential direction and a plurality of slots are formed between the adjacent teeth;
A stator winding formed by an electric conductor having an insulating coating layer on the outer periphery, housed in the slot, and formed by bending a part protruding from the end face of the stator core in the circumferential direction;
A stator of a rotating electrical machine comprising an insulating member disposed on the teeth at an end face of the stator core,
The stator core has a protruding portion that protrudes in the axial direction with a small circumferential width of the portion corresponding to the teeth on the axial end surface side,
The insulating member has a hole that is fitted into the protrusion,
A stator of a rotating electrical machine, wherein the insulating member is positioned by fitting the hole portion into the projecting portion to project the insulating member toward a side narrowing the opening of the slot.
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